Raumsonde Philae legt sich schlafen

Wegen leerer Batterie muss die Arbeit auf dem Kometen bis auf Weiteres eingestellt werden. Eine Chronologie der spektakulären Mission

Der 12. November 2014 geht in die Geschichte der Astronomie ein. Denn an diesem Tag ist zum ersten Mal eine Sonde auf einem Kometenkern gelandet. Dort sollte Philae als feste Forschungsstation für mindestens 60 Stunden Daten sammeln und Messungen vornehmen. Die letzte Etappe auf dem Weg zu 67P/Churyumov-Gerasimenko verlief jedoch nicht ohne Komplikationen. So prallte der Lander zweimal von der Oberfläche ab. Sein exakter Standort blieb unbekannt. Dennoch konnten alle Bordinstrumente in Betrieb genommen und auch noch Daten zur Erde gesendet werden, bevor die Energie zur Neige ging. Philae fiel in der Nacht zum 15. November automatisch in einen Schlafmodus.

Text: Helmut Hornung

Schon am 8. November hat die Bodenmannschaft jene Computersequenz, welche die Landung steuert, über den Orbiter zu Philae gesendet. Am Montag wurde der Lander dann eingeschaltet und geheizt. Am Morgen des 12. November schwebte das Mutterraumschiff Rosetta noch gut 22 Kilometer über der pulvrigen Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Blick auf Philae: Die Landeeinheit etwa zwei Stunden nach der Trennung, aufgenommen vom Kamerasystem OSIRIS an Bord der Muttersonde Rosetta aus einer Entfernung von 2,5 Kilometern. Die Detailauflösung beträgt fünf Zentimeter pro Pixel.

Zwischen 7.35 und 8.35 Uhr unserer Zeit kam aus dem irdischen Kontrollzentrum das endgültige „Go!“. Fachleute der europäischen Raumfahrtagentur ESA hatten zuvor noch einmal die Bahn von Rosetta überprüft. Obwohl es Probleme mit der Kaltgasdüse gab, die Philae nach der Landung sanft auf die Kometenoberfläche drücken sollte, entschied man sich für die pünktliche Trennung. Um 9.35 Uhr bugsierten drei vorgespannte Federn die Sonde mit einem Schubs ins All. Der kühlschrankgroße Kasten driftete vom Mutterschiff fort. Um 10.03 Uhr bestätigte das Kontrollzentrum ESOC in Darmstadt die erfolgreiche Separation.

Etwa zwei Stunden nach der Trennung begann die Datenübertragung. Der Lander sendete Signale zum Orbiter, von dem sie mit Lichtgeschwindigkeit zur Erde liefen. Weil der Komet rund 500 Millionen Kilometer von unserem Planeten entfernt durch den Weltraum fliegt, waren diese Signale 28 Minuten und 20 Sekunden unterwegs. Um 12.07 Uhr trafen sie im ESOC ein.

Mit dieser Verzögerung gelangten die Forscher und Techniker schon während des Abstiegs an Informationen über den Zustand von Philae. Gegen 12.25 Uhr wurde bestätigt, dass die drei Landebeine und ein Sensor ausgefahren sind. Außerdem sollten bald die ersten Bilder der Bordkamera CIVA eintreffen und Messungen von Instrumenten wie dem Radiotomografen CONSERT übertragen werden.

Während des Abstiegs ließ sich Philae von der Erde aus nicht steuern. Vielmehr schwebte die 100 Kilogramm schwere Sonde im freien Fall mit einer Geschwindigkeit von anfangs 18 Zentimetern pro Sekunde auf den Kometenkern zu. Das Landegebiet – nach einem Namenswettbewerb der ESA wurde es kürzlich Agilkia getauft – war nicht exakt definiert, die Landeellipse besaß eine Fläche von mehr als einen halben Quadratkilometer. Aufgrund des präzisen Trennungsmanövers war Philae exakt auf Kurs, der Durchmesser der Landeellipse hatte sich dadurch auf 400 Meter verkleinert.

Im Anflug: Aus drei Kilometern Entfernung fotografierte Philae mit der Kamera ROLIS das Landegebiet.

Etwa zwei Stunden nach der Separation blickte die Kamera OSIRIS an Bord von Rosetta auf die sich entfernende Landesonde. „Philae ist auf einem guten Weg“, sagte der wissenschaftliche Leiter der Landemission, Hermann Böhnhardt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Das aktuelle Bild beweise, dass auch das Ausklappen des Landegestells funktioniert hat. „Es ist ein unbeschreibliches Gefühl, diese historische Landung nun durch die Augen unserer Kamera zu verfolgen“, sagt Max-Planck-Forscher Holger Sierks, Leiter des OSIRIS-Teams. „Seit dem Start von Rosetta vor mehr als zehn Jahren haben wir kein Bild der Landeeinheit mehr gesehen. Nun schwebt sie losgelöst frei im Weltall auf dem Weg zur Kometenoberfläche.“

Nur noch drei Kilometer trennen Philae von der Oberfläche des Kometen als ROLIS - eine Kamera an der Unterseite des Vehikels - ein Bild der Landestelle aufnimmt.

16.34 Uhr Mitteleuropäische Zeit: Touchdown, Philae ist gelandet! Die Sonde setzt mit einer Geschwindigkeit von ungefähr einem Kilometer pro Stunde auf. Jetzt sollten Harpunen abgeschossen werden und sich zusätzlich die schraubenartigen Spitzen an den drei Landebeinen in die Kometenoberfläche bohren. Ein im zentralen Rohr des Landegestells untergebrachter Dämpfungsmechanismus sollte Energie aufnehmen und dazu beitragen, dass Philae nicht ins Weltall abprallte. Genau dies aber ist passiert.

Um 17.03 Uhr gingen die Signale im Kontrollzentrum ein. Die Landung, so hieß es zunächst, sei geglückt! Die beiden Harpunen, welche Philae fest am Boden verzurren sollten, wurden jedoch nicht abgefeuert. Über Gründe kann bisher nur spekuliert werden. Jedenfalls hatte diese Fehlfunktion fatale Konsequenzen.

Denn als das Landerteam daran ging, die Daten von Philae zu interpretieren und so den genauen Ablauf zu rekonstruieren, stellte sich heraus, dass die Sonde nach dem Aufsetzen offenbar zwei „Hüpfer“ gemacht hatte. Stephan Ulamec, Philae-Projektleiter vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, sprach am 13. November von „drei Landungen an einem Tag“.

Der Philae-Lander: Das Mini-Labor von einem Meter Durchmesser hat zehn Messinstrumente an Bord.

Auf der Pressekonferenz wurde das Szenario detailliert beschrieben. Demnach soll Philae zunächst ziemlich genau im vorgesehenen Zielgebiet die Oberfläche berührt, sich dann aber in einer Art "Schwebeflug" etwa einen Kilometer weit über den Kometenkern bewegt haben und erneut gelandet sein. Anschließend hatte ihn der letzte "Hüpfer" nur mehr eine kurze Strecke weiter getragen, bevor Philae entgültig zur Ruhe kam.

Die genaue Landestelle kennen die Forscher noch nicht. Möglicherweise steht Philae auch nur mit zwei der drei Landebeinen auf dem Boden. Erste Bilder zeigen felsiges Material sowie ein Riff. Den Landeplatz erreicht nur wenig Sonnenlicht. Dank der Primärbatterie zeichneten die Bordinstrumente Daten auf und nehmen Messungen vor.

Schon vor der Landung war klar, dass das Terrain die größte Gefahr für Philae bedeuten würde. Herumliegende Brocken oder ein Hang hätten die Landung noch stärker beeinträchtigen können, als offenbar geschehen. Wäre die Sonde mit einem Bein auf einem Felsen oder unebenem Gelände aufgekommen und dadurch um mehr als 30 Grad aus der Horizontalen gebracht worden, hätte sie umkippen können - was wohl das sofortige Ende der Mission bedeutet hätte.

Die Ingenieure und Forscher hatten ursprünglich gehofft, dass die Sonde bei normaler Versorgung einige Wochen oder gar Monate arbeiten würde. Diese Hoffnung erfüllte sich nicht: Obwohl es den Kontrolleuren beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln gelang, am späten Abend des 14. November noch einmal mit dem Lander zu kommunizieren, Daten abzurufen und ihn um 35 Grad zu drehen, kam bald darauf das Aus - etwa zweieinhalb Tage nach der Landung.

Als großen Erfolg werten die Wissenschaftler, dass sie in dieser Zeit alle Bordinstrumente in Betrieb nehmen konnten, sogar den Bohrer, der sich gut 20 Zentimeter in die Oberfläche graben sollte. Weil der Landeplatz statt der notwendigen sechs nur eineinhalb Stunden Sonnenlicht erhält, musste die Energieversorgung einzig und allein über die Primärbatterie laufen. Deren Lebensdauer war jedoch auf ungefähr 60 Stunden begrenzt, so lange dauerte denn auch die "heiße Phase" wissenschaftlicher Arbeit.

Danach wurde Philae automatisch in den Schlafmodus versetzt. Der Lander meldet sich erst wieder, sobald er ausreichend Energie getankt hat. Dazu muss sich der Komet weiter der Sonne nähern. "Das wird jedoch nicht in den nächsten zwei Monaten sein", sagte der technische Leiter der Mission, Koen Geurts vom DLR-Kontrollzentrum. Schlimmstenfalls ist Philae für immer verstummt.

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